CN217238946U - 一种远程互动教育装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程互动教育装置，该装置包括：位姿传感器、通信终端、摄像头、投影仪、语音交互设备、底座，其中，通信终端分别与摄像头、位姿传感器、投影仪和语音交互设备建立通信连接；摄像头和投影仪与底座相对设置；位姿传感器与底座相邻设置；语音交互设备位于底座上。有效的克服了学生用眼不健康的问题。

Description

一种远程互动教育装置

技术领域

本实用新型涉及远程教育技术领域，具体涉及一种远程互动教育装置。

背景技术

随着科技的进步，互联网的发展，在线教育成为越来越多人的选择，节省路上的奔波时间，解放家长接送，降低了买卖双方的成本。而大多数场景，在线教育只能在电子屏幕上学习互动，长期看电子屏幕对眼睛不好。基于此，

CN202110301823.8提出了一种远程教育信息互动装置，通过投影机和摄像头的功能结合，实现在纸质卷子上远程教育的批改和互动，避免学生长时间观看电子屏幕，有利于学生的用眼健康。但是学生自主能动性差，在进行作业任务时可能采用不健康的姿势，还是会影响眼睛的健康。因此，如何进一步保护学生的眼睛是亟待解决的问题。

实用新型内容

因此，本实用新型提供了一种远程互动教育装置，从而进一步保证了学生的眼睛健康。

为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种远程互动教育装置，所述装置包括：位姿传感器、通信终端、摄像头、投影仪、语音交互设备、底座，其中，所述通信终端分别与所述摄像头、所述位姿传感器、所述投影仪和所述语音交互设备建立通信连接；所述摄像头和所述投影仪与所述底座相对设置；所述位姿传感器与所述底座相邻设置；所述语音交互设备位于所述底座上。

可选地，所述装置还包括具有夹角的条形的支架，所述支架的一端与所述底座连接，所述支架的另一端通过所述夹角与所述底座呈相对状态，所述摄像头和所述投影仪位于所述支架的另一端上，所述位姿传感器位于所述支架和所述底座的连接处。

可选地，所述位姿传感器包括：垂直腔面发射激光器和红外摄像头接收器。

可选地，所述位姿传感器还包括：红外灯。

可选地，所述红外摄像头接收器的分辨率是640*480。

可选地，所述垂直腔面发射激光器和所述红外摄像头接收器的视场角均为横向80度和纵向60度。

可选地，所述语音交互设备包括麦克风和扬声器。

可选地，所述底座上包括预设尺寸的卡槽。

可选地，所述装置还包括通信端口，所述通信端口位于所述底座上，所述位姿传感器、所述投影仪和所述语音交互设备均通过所述通信端口与所述通信终端建立通信连接。

本实用新型提供的技术方案，具有如下技术效果：

本实用新型提供的远程互动教育装置，包括：位姿传感器、通信终端、摄像头、投影仪、语音交互设备、底座，其中，通信终端分别与摄像头、位姿传感器、投影仪和语音交互设备建立通信连接；摄像头和投影仪与底座相对设置；位姿传感器与底座相邻设置；语音交互设备位于底座上。在学生进行作业批改时，学生将写好的卷子放到底座上，然后摄像头拍摄卷子传送至通信终端，通信终端将卷子远程发送给教师，之后教师将批改后的图片回传到通信终端，通信终端通过投影仪将批改内容投影到底座的卷子上，从而避免学生观看电子屏幕。在学生进行答卷和查看批改内容的过程中，可以通过语音交互设备将语音信号发送到通信终端，还能通过语音交互设备接收通信终端接收到的教师语音，从而进行语音交互。此外，在学生进行答卷和查看批改内容的过程中，通过位姿传感器实时检测学生的位姿状态，一旦出现位姿不端正则通过语音交互设备或者通信终端提醒学生调整位姿，从而进一步保证了学生的用眼健康。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例中的一种远程互动教育装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例中的一种远程互动教育装置的另一个结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例中的一种远程互动教育装置的底座结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例中的一种远程互动教育装置的又一个结构示意图；

图中标号如下：1-位姿传感器，2-通信终端，3-摄像头，4-投影仪，5-语音交互设备，6-底座，7-麦克风，8-扬声器，9-支架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，为本实用新型提供的一种远程互动教育装置，该装置包括

位姿传感器1、通信终端2、摄像头3、投影仪4、语音交互设备5、底座6，其中，通信终端2分别与摄像头3、位姿传感器1、投影仪4和语音交互设备5建立通信连接；摄像头3和投影仪4与底座6相对设置；位姿传感器1与底座6相邻设置；语音交互设备5位于底座6上。

具体地，摄像头3用于拍摄底座6上的纸质作业，并将拍摄到的图片发送到通信终端2。摄像头3可选用的型号包括但不限于罗技公司的C920、C505e等体积较小的摄像头3。

具体地，通信终端2包括但不限于手机、平板电脑、PC电脑等能够建立远程通信的智能设备。通信终端2除了与位姿传感器1、摄像头3、投影仪4、语音交互设备5建立通信连接之外，还与外部的其他通信终端2进行信息交互。通信终端2主要用于发送摄像头3拍摄的图片到教师终端，还用于接收教师终端反馈的带有批改痕迹的图片，然后将带有批改痕迹的图片发送到投影仪4进行投影。

具体地，投影仪4用于将具有老师批改痕迹的图片投影到底座6上，由于底座6上放有纸质作业，从而投影中的文字与原纸质作业中的文字互相重合，从而可以准确将老师的批改痕迹对应投影到学生的纸质作业上，学生根据批改痕迹进行作业修改。从而无需电子屏幕即可实现远程的作业批改，保护了学生的用眼健康。

在本实施例中，语音交互设备5包括麦克风7和扬声器8，语音交互设备5与通信终端2通信连接，当通信终端2与教师终端进行通信连接时，还可以通过开启语音交互设备5与教师进行实时的问题研讨，从而提高远程教育的效率。

具体地，在底座6相邻的位置，还设置有位姿传感器1，在学生用户使用本装置进行作业撰写和讨论时，位姿传感器1朝向学生用户，实时采集学生用户的位姿数据，并将位姿数据发送给通信终端2，通信终端2一旦发现位姿数据与预设阈值不匹配，则通过语音交互设备5中的扬声器8或者通信终端2中的扬声器8、闪光灯发出提示信息，提醒学生及时调整位姿，从而进一步保证了学生的用眼健康。

具体地，如图2所示，在一实施例中，上述装置还包括具有夹角的条形的支架9，本实施例采用90度夹角，支架9的一端与底座6连接，支架9的另一端通过夹角与底座6呈相对状态，摄像头3和投影仪4位于支架9的另一端上，位姿传感器1位于支架9和底座6的连接处。通过支架9将摄像头3和投影仪4稳定固定在底座6上方，确保投影与拍摄的图片稳定、清晰。并且，位姿传感器1位于支架9和底座6的连接处，保证位姿传感器1从学生的视角处采集学生的位姿，位姿传感器1不会被底座6上的纸质作业遮挡，提高位姿检测的准确率。

具体地，在一实施例中，位姿传感器1包括垂直腔面发射激光器(Vertical CavitySurface Emitting Laser，VCSEL)和红外摄像头接收器。垂直腔面发射激光器将激光射在学生的脸和上半身，形成不可见的光点，红外摄像头接收器根据采集到的光电生成点云数据，从而可以获取到学生的位姿状态。在0.3m～1.2m距离内，精度能达到0.1％，垂直腔面发射激光器以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和激光二极管(LaserDiode，LD)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点。

具体地，在一实施例中，位姿传感器1中还包括红外灯，与红外摄像头接收器相邻设置，是配合红外摄像头进行补光的设备。红外灯可发出波长为850nm和940nm两种不可见光，具有隐蔽、节能的特点。并在光线不好的场景下，为学生目标补光，避免由于光线差不能准确对学生位姿进行检测的问题，进一步提高了位姿检测的准确率。

具体地，在一实施例中，红外摄像头接收器的分辨率是640*480，垂直腔面发射激光器和红外摄像头接收器的视场角均为横向80度和纵向60度。具体地，由于学生用户通常是坐在本实用新型提供的远程互动教育装置前方，距离与位姿传感器1较近，无需采用清晰度过高的红外摄像头接收器，无需设置较广的视场角。因此，采用较低分辨率640*480的红外摄像头接收器，并且设置的视场角为横向80度和纵向60度，已经完全可以满足位姿数据的采集。从而降低了远程互动教育装置的成本。

具体地，如图3和图4所示，在一实施例中，底座6上还设置预设尺寸的卡槽。预设尺寸包括为A3和A4，本实施例并不以此为限，可以根据实际情况设置相应尺寸纸张的范围。底座6纸张的区域范围根据底座6对角线上的两顶点分别与投影仪4和摄像头3所成角度确定。当底座6对角线上的两顶点分别与投影仪4和摄像头3所成角度相等时，即角A等于角B，确定底座6纸张的区域范围。

具体地，在一实施例中，装置还包括通信端口，通信端口位于底座6上，位姿传感器1、投影仪4和语音交互设备5均通过通信端口与通信终端2建立通信连接。该通信端口包括但不限于USB端口、串口、PCI接口、I-LINK(四针IEEE1394接口)、无线接口等。本实施例采用USB接口，从而位姿传感器1、投影仪4和语音交互设备5均基于UVC协议与通信终端2进行连接。统一通过一个端口与通信终端2直接进行通信，避免多种硬件设备分别配置通信协议，降低通信复杂度，即插即用，提高了远程互动教育装置使用的便利性。

以一个具体地实施例对本实用新型提供的远程互动教育装置进行解释：

学生把空白纸质作业A3/A4至于底座6上，摄像头3和投影仪4均已连接通信终端2。学生开始做题，在学生做完题后，通过支架9上的摄像头3对试卷进行拍照或者录像，然后将图片或者视频上传到通信终端2，通信终端2再将图片或者视频转发到教师终端(教师终端是教师使用的通信终端)。然后教师可以直接在教师终端上对接收到的图像或者视频进行批改，也可以使用相同的远程互动教育装置，将图像或者视频投影在一张空白纸质作业上进行批改。然后教师终端将批改后的图像反馈给通信终端2，通信终端2将接收到的内容发送给投影仪4，投影仪4将带有批改痕迹的图片投影到底座6的纸质作业上，投影中的文字与图片中的文字进行对齐、重合。从而教师的批改痕迹会对应投影到学生的纸质作业上。学生获得批改结果。之后，学生可以通过语音交互设备5中的麦克风7采集自己的语音信号，语音信号通过通信终端2发送至教师终端，教师通过教师终端反馈语音信号到通信终端2，然后利用扬声器8进行播放，从而实现学生与教师的远程讨论。在上述步骤中，位姿传感器1实时检测学生的位姿，位姿传感器1面对学生的座位方向，当学生坐好(身体距离底座6十厘米，双眼正视底座6上的试卷/书本)，位姿传感器1获取人脸的深度图得知双眼位置，从而测量到位姿传感器到双眼的距离为X，当学生低头时，位姿传感器1测量到双眼的距离为Y。如果Y<X，通信终端通过扬声器8发出语音提醒，提醒抬头。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的远程互动教育装置，包括：位姿传感器1、通信终端2、摄像头3、投影仪4、语音交互设备5、底座6，其中，通信终端2分别与摄像头3、位姿传感器1、投影仪4和语音交互设备5建立通信连接；摄像头3和投影仪4与底座6相对设置；位姿传感器1与底座6相邻设置；语音交互设备5位于底座6上。在学生进行作业批改时，学生将写好的卷子放到底座6上，然后摄像头3拍摄卷子传送至通信终端2，通信终端2将卷子远程发送给教师，之后教师将批改后的图片回传到通信终端2，通信终端2通过投影仪4将批改内容投影到底座6的卷子上，从而避免学生观看电子屏幕。在学生进行答卷和查看批改内容的过程中，可以通过语音交互设备5将语音信号发送到通信终端2，还能通过语音交互设备5接收通信终端2接收到的教师语音，从而进行语音交互。此外，在学生进行答卷和查看批改内容的过程中，通过位姿传感器1实时检测学生的位姿状态，一旦出现位姿不端正则通过语音交互设备5或者通信终端2提醒学生调整位姿，从而进一步保证了学生的用眼健康。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种远程互动教育装置，其特征在于，所述装置包括：位姿传感器、通信终端、摄像头、投影仪、语音交互设备、底座，其中，

所述通信终端分别与所述摄像头、所述位姿传感器、所述投影仪和所述语音交互设备建立通信连接；

所述摄像头和所述投影仪与所述底座相对设置；

所述位姿传感器与所述底座相邻设置；

所述语音交互设备位于所述底座上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括具有夹角的条形的支架，所述支架的一端与所述底座连接，所述支架的另一端通过所述夹角与所述底座呈相对状态，所述摄像头和所述投影仪位于所述支架的另一端上，所述位姿传感器位于所述支架和所述底座的连接处。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述位姿传感器包括：垂直腔面发射激光器和红外摄像头接收器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述位姿传感器还包括：红外灯。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述红外摄像头接收器的分辨率是640*480。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器和所述红外摄像头接收器的视场角均为横向80度和纵向60度。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述语音交互设备包括麦克风和扬声器。

8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述底座上包括预设尺寸的卡槽。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括通信端口，所述通信端口位于所述底座上，所述位姿传感器、所述投影仪和所述语音交互设备均通过所述通信端口与所述通信终端建立通信连接。

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